JPWO2017047505A1 - 無線通信デバイス付き鍵及び無線通信デバイス付き鍵用錠 - Google Patents
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Abstract
Description
把持部と、前記把持部から延びて鍵山を有する軸部と、を有する鍵本体と、
を備え、
前記軸部の前記把持部と反対側の先端側に切欠き部が設けられており、外周の少なくとも一部が前記切欠き部内の内周に沿って配置されたコイルアンテナと、前記コイルアンテナと接続されたRFIC素子と、を有する無線通信デバイスが前記切欠き部に収容されている。
外筒と、
鍵を挿入する鍵穴を有し、前記外筒の内側に回転可能に設けられた内筒と、
前記鍵の鍵山が正しい配置と一致する場合に、前記内筒を機械的に回転可能とし、機械的な開施錠動作を行う機械的開施錠機構と、
電気的な開施錠動作を行う電気的開施錠機構と、
を備え、
前記電気的開施錠機構は、
前記鍵穴に挿入された前記鍵の先端側に配置された無線通信デバイスのコイルアンテナと電磁結合する通信相手側アンテナと、
前記通信相手側アンテナと接続され、前記無線通信デバイスから情報を受信するリーダライタと、
を備え、
前記外筒および前記内筒のうち、前記コイルアンテナと対応する部分には切欠き部が設けられており、
前記無線通信デバイスからの情報に基づいて電気的な開施錠動作を行う。
把持部と、前記把持部から延びて鍵山を有する軸部と、を有する鍵本体と、
を備え、
前記軸部の前記把持部と反対側の先端側に切欠き部が設けられており、外周の少なくとも一部が前記切欠き部内の内周に沿って配置されたコイルアンテナと、前記コイルアンテナと接続されたRFIC素子と、を有する無線通信デバイスが前記切欠き部に収容されている。
前記コイルアンテナは、前記貫通孔に格納されていてもよい。
前記コイルアンテナは、そのコイル面が前記軸部の板面と平行に配置されていてもよい。
外筒と、
鍵を挿入する鍵穴を有し、前記外筒の内側に回転可能に設けられた内筒と、
前記鍵の鍵山が正しい配置と一致する場合に、前記内筒を機械的に回転可能とし、機械的な開施錠動作を行う機械的開施錠機構と、
電気的な開施錠動作を行う電気的開施錠機構と、
を備え、
前記電気的開施錠機構は、
前記鍵穴に挿入された前記鍵の先端側に配置された無線通信デバイスのコイルアンテナと電磁結合する通信相手側アンテナと、
前記通信相手側アンテナと接続され、前記無線通信デバイスから情報を受信するリーダライタと、
を備え、
前記外筒および前記内筒のうち、前記コイルアンテナと対応する部分には切欠き部が設けられており、
前記無線通信デバイスからの情報に基づいて電気的な開施錠動作を行う。
<RFIDタグ付き鍵>
図1は、実施の形態1に係るRFIDタグ付き鍵20の構成を示す概略図である。図2は、図1のRFIDタグ10を設けた先端側4の拡大図である。
実施の形態1に係るRFIDタグ付き鍵20は、錠の鍵穴に挿入して開施錠するための鍵である。この鍵20は、把持部1と、把持部1から延び、鍵山3を有する軸部2と、を有する鍵本体7と、を備える。また、軸部2の把持部1と反対側の先端側4に切欠き部18が設けられている。この切欠き部18には、外周の少なくとも一部が切欠き部18内の内周に沿って配置されたコイルアンテナ12と、コイルアンテナ12と接続されたRFIC素子11と、を有するRFIDタグ10が収容されている。
このRFIDタグ付き鍵20によれば、RFIDタグ10が鍵20の把持部1ではなく軸部2の先端側4の切欠き部18に配置されているため、錠の鍵穴に挿入後には外部からの不正な通信が困難となる。このため、このRFIDタグ付き鍵20によってより高いセキュリティを保つことができる。また、RFIDタグ10が軸部2の先端側4の切欠き部18に配置されているため、錠の内部に設けられた通信相手側アンテナにより近づけることができる。
鍵本体7は、青銅やステンレス鋼等の導電性材料からなる。また、鍵本体7は、把持部1と軸部2(ブレード、差込部)とを有し、例えば、板状である。把持部1は、鍵本体7を保持できればよく、任意の形状であってもよい。なお、軸部2の形状は、板状に限られず、例えば、板状、棒状、円柱状(チューブラ錠等)、円筒状、多角柱状等のいずれであってもよい。また、軸部2は湾曲面を有してもよい。軸部2には鍵山3を有する。鍵20を挿入する錠(シリンダー錠)において、鍵山3が正しい鍵山の配置と一致する場合に機械的な開施錠機構が動作して開施錠を行うことができる。したがって、この鍵山3は、機械的な開施錠機構の種類に応じて適宜必要な配置を有すればよい。例えば、図1では、鍵山3は軸部2の側面に形成された凹凸であるが、軸部2の主面に形成された複数のディンプル(凹部)の配置であってもよい。さらに、鍵山3は、軸部2の一面のみに設けられている場合に限られず、2面以上にわたって設けられていてもよい。鍵山3が軸部2の2面以上にわたって設けられていることによって鍵違い数を増やすことができ、セキュリティを向上させることができる。
図3は、RFIDタグ10の断面構成を示す断面図である。図4は、図3のRFIDタグ10の等価回路図である。
このRFIDタグ10は、鍵本体7の軸部2の先端側の切欠き部18に設けられていればよい。これによって、上述の通り、錠の鍵穴に挿入後には外部からの不正な通信が困難となる。このRFIDタグは、軸部2の先端側の切欠き部18を構成する貫通孔5に格納されていてもよい。貫通孔5に格納することによって、RFIDタグ10を保護しやすくなる。また、例えば、RFIDタグ10は、貫通孔5内に樹脂系接着材にて固定されていてもよい。さらに、RFIDタグ10の上面を樹脂で覆って、軸部2について面一としてもよい。
また、このRFIDタグ10は、RFIC素子11とコイルアンテナ12とを備える。RFIDタグ10のコイルアンテナ12は、その外周の少なくとも一部が切欠き部18を構成する貫通孔5の内周に沿って配置されている。また、コイルアンテナ12は、その軸方向8と、軸部2の先端側4に設けられた貫通孔5の貫通方向9と、が平行となるように配置されていてもよい。これによって、コイルアンテナ12からの電磁波の放射が軸部2に遮られることを抑制できる。なお、コイルアンテナ12の一部が切欠き部18から露出していてもよい。切欠き部18から露出した部分は、衝撃を受けやすくなるので、別途、保護部材等を設けてもよい。
さらに、軸部2は、貫通孔5の周縁の一部に貫通孔の一方の開口から他方の開口にわたって開放された開放端6を設けてもよい。この貫通孔5の周縁の一部の開放端6によって、コイルアンテナ12の電磁界に対応する誘導電流(反電流)19は、コイルアンテナ12の周囲を3/4周するように流れ、コイルアンテナ12周縁の前後で軸部2の周縁を流れる。この場合、誘導電流19は、コイルアンテナ12の周囲に沿って周回できず、電磁界を弱める渦電流とならない。このため、コイルアンテナ12から放射される電磁波が弱められることを抑制できる。つまり、コイルアンテナ12の磁界が軸部2によって遮られにくくなる。それだけでなく、コイルアンテナ12の誘導電流19を軸部2の貫通孔5の周囲、具体的には、軸部2の周縁に流すことができ、さらに軸部2を放射体として利用できる。つまり、金属製の鍵7の軸部2に誘導電流19が流れ、金属製の鍵本体7が放射素子として機能する。そこで、小型のRFIDタグ10であっても、金属製の軸部2に誘導電流19が流れて鍵本体7を放射素子として機能させることができ、ブースター効果によって通信時の信号強度を高くできる。
また、RFIDタグ10は、開放端6より奥側の貫通孔5に格納されており、先端側の開口端6からは離間している。これによって、RFIDタグ10が直接に衝撃をうけにくくなるよう保護している。
多層基板16は、セラミック多層基板や樹脂多層基板であってもよい。多層基板16内部には、コイルアンテナ12を内蔵している。
コイルアンテナ12は、コイル状であって、複数ターン巻きであってもよく、1ターン巻きであってもよい。また、コイルアンテナ12は、積層型であってもよく、単層型であってもよい。また、コイルアンテナ12は、多層基板16の主面方向に巻回軸を持つ。
このRFIDタグ10は、コイルアンテナ12のインダクタンス成分とRFIC素子11自身の容量成分17とで並列共振回路を構成している。この共振回路の共振周波数は、例えば、13.56MHz(HF帯)である。つまり、このRFIDタグ10は、HF帯用RFIDタグである。使用されるシステムは、HF帯RFIDシステムである。なお、使用される周波数は上記周波数に限定されるものではなく、UHF帯、2.4GHz帯等の他の周波数帯のRFIDタグであってもよい。
<RFIDタグ付き鍵用錠(シリンダー錠)>
図7Aは、実施の形態1に係るRFIDタグ付き鍵用錠(シリンダー錠)30に鍵20を挿入した際の状態を示す概略断面図である。図7Bは、図7AのA−A方向からみた断面図である。図8は、図7AのRFIDタグ付き鍵用錠(シリンダー錠)30の構成を示すブロック図である。
このRFIDタグ付き鍵用錠30は、RFIDタグ10を有する鍵20を鍵穴25に挿入して開施錠する錠である。この錠30は、外筒31と、鍵20を挿入する鍵穴25を有し、外筒31の内側に回転可能に設けられた内筒32と、を備える。さらに、この錠30は、鍵20の鍵山3が正しい配置と一致する場合に、内筒32を機械的に回転可能とし、機械的な開施錠動作を行う機械的開施錠機構33と、電気的な開施錠動作を行う電気的開施錠機構36と、を備える。電気的開施錠機構36は、鍵穴25に挿入された鍵20の先端側に配置されたRFIDタグ10のコイルアンテナ12と電磁結合する通信相手側アンテナ34と、通信相手側アンテナ34と接続され、RFIDタグ10から情報を受信するリーダライタ35と、を備え、RFIDタグ10からの情報に基づいて電気的な開施錠動作を行う。
このRFIDタグ付き鍵用錠30によれば、機械的開施錠機構33と電気的開施錠機構36とを備えるので、機械的開施錠機構しか有しない従来の錠よりもセキュリティを向上させることができる。さらに、鍵20の先端側に配置されたRFIDタグ10のコイルアンテナ12と電磁結合する通信相手側アンテナ34を錠30の奥側に設けているので、外部からの不正な通信を困難にすることができる。これによって、さらにセキュリティを高めることができる。
錠(シリンダー錠)30の外筒31及び内筒32は、金属からなる。内筒32は、鍵20を挿入する鍵穴25を有し、外筒31の内側に回転可能に設けられている。
錠(シリンダー錠)30の機械的開施錠機構33は、シリンダー錠であればよく、その開施錠機構については一般的なものであってもよい。図7Aの断面図に示す機械的開施錠機構33は、ピンシリンダー錠の機械的開施錠機構であって、スプリング21、ドライバーピン(アッパーピン、上ピン)22、タンブラーピン(ボトムピン、下ピン))23等で構成されている。
機械的開施錠機構33は、図示した上記ピンシリンダー錠の機械的開施錠機構に限られない。例えば、ディスクシリンダー錠、ロータリーシリンダー錠、マグネチックタンブラーシリンダー錠、リバーシブルピンシリンダー錠等の機械的開施錠機構であってもよい。なお、ピンシリンダー錠、リバーシブルピンシリンダー錠の場合には、ピンの先端形状を凸形状としてもよい。この場合、対応する鍵20の鍵山3はディンプル状となる。
電気的開施錠機構36は、通信相手側アンテナ34と、リーダライタ35と、を備える。通信相手側アンテナ34は、鍵穴25に挿入された鍵20の先端側に配置されたRFIDタグ10のコイルアンテナ12と電磁結合する。リーダライタ35は、通信相手側アンテナ34と接続され、RFIDタグ10から情報を受信する。この電気的開施錠機構36は、RFIDタグ10からの情報(例えば、ID等)に基づいて電気的な開施錠動作を行う。具体的には、RFIDタグ10から得られたIDが正しいIDであるか判断して、正しいIDである場合にはRFID通信が成立した(電子的一致)として、電気的ロックを解除する。
通信相手側アンテナ34は、コイルアンテナ12よりも大きめである。通信相手側アンテナ34は、その開口面とRFIDタグ10のコイルアンテナ12の開口面とが対向するように配置している。
通信相手側アンテナ34は、比較的小型であって、錠30の奥まった位置に配置されており、しかも、スプリング21やタンブラーピン23等が邪魔するので、不審者による外部からの不正な通信を困難なものとすることができる。
なお、通信相手側アンテナ(リーダライタ側アンテナ)34は、必ずしも外筒部分に設けられている必要があるわけではなく、さらに外側部分に設けられていてもよい。
図9は、実施の形態2に係るRFIDタグ付き鍵20aの構成を示す概略図である。このRFIDタグ付き鍵20aは、実施の形態1に係るRFIDタグ付き鍵と対比すると、先端側の貫通孔5を軸部2と一体的に設けるのではなく、軸部2の先端側に貫通孔5を含む先端部4aを別部材として設けている点で相違する。RFIDタグ10を収容する先端部4aを別部材として設けることによって、従来の鍵を改良して実施の形態2に係る鍵20aとして利用できる。
図10は、実施の形態3に係るRFIDタグ付き鍵20bの構成を示す概略図である。図11は、図10のRFIDタグを設けた先端側の拡大図である。
このRFIDタグ付き鍵20bは、実施の形態1に係るRFIDタグ付き鍵と対比すると、貫通孔5の周縁の一部の貫通孔5の一方の開口から他方の開口にわたって開放された開放端6の位置について相違している。具体的には、実施の形態1では、開放端6は、軸部2の先端側に設けられているが、実施の形態3では、開放端6は、側面、例えば、y軸の正又は負方向に設けられている点で相違する。このように、開放端6を先端側ではなく、側面に設けることで、鍵20bの先端側から受ける衝撃等からRFIDタグ10をさらに保護できる。
図12Aは、実施の形態4に係るRFIDタグ付き鍵20cのz軸の正方向から見た先端側の拡大図である。図12Bは、y軸の正方向から見た先端側の拡大図である。図12Cは、z軸の負方向から見た先端側の拡大図である。図12Dは、x軸の正方向から見た先端側の拡大図である。
このRFIDタグ付き鍵20cは、実施の形態1に係るRFIDタグ付き鍵と対比すると、貫通孔5aの形状の点で相違する。実施の形態1の貫通孔5は、両面にわたって同一形状の開口部であったが、実施の形態4の貫通孔5aは、z軸の正方向側に凹部を設け、z軸の負方向側にスロットを設けている点で相違する。このように貫通孔5aを両面の開口を異なる形状とすることで、RFIDタグ10を格納した際にスロットを設けた面でRFIDタグ10を支えることができ、さらにRFIDタグ10を衝撃等から保護できる。なお、z軸の負方向側にもスロットが設けられているので、z軸の正方向側と同様に電磁波の放射を行うことができる。
図13Aは、実施の形態5に係るRFIDタグ付き鍵用錠30aの電気的開施錠機構に関連する断面構造を示す側断面図である。図13Bは、図13Aの上面図である。図13Cは、図13Aの奥側からみた構成を示す断面図である。この錠30aは、実施の形態1に係る錠と対比すると、内筒32が90°回転した状態(鍵穴26)のコイルアンテナ12と対向するように通信相手側アンテナ34が設けられている点で相違する。また、この錠30aは、実施の形態1に係る錠と対比すると、外筒31および内筒32のうち、コイルアンテナ12と対応する部分には切欠き部38が設けられている点で相違する。外筒31及び内筒32に切欠き部38を設けることによって、RFIDタグ10のコイルアンテナ12からの信号が外筒31及び内筒32で遮断されにくくなり検出しやすくなる。また、円孔ではなく、開放端を有する切欠き部38を設けることによって、リーダライタ35の通信相手側アンテナ34における出力を増幅できる。さらに、コイルアンテナ12と対応する部分以外を残すことによって、外筒31及び内筒32の強度を維持できる。
なお、鍵20を回す際のエネルギーを電気エネルギーに変換すれば、錠30aとしての電源を不要とすることができる(エネルギーハーベスティング)。
(1)RFIDタグ付き鍵20を錠30aの内筒32に挿入して、鍵20を回す(S01)。
(2)このとき、鍵20を回すことができなかった場合には、鍵山3の形状の一致(機械的一致)の確認ができなかったことを意味する。この場合、ロックは解除されない(S04)。
(3)一方、鍵20を回すことができた場合には、鍵山3の形状の一致(機械的一致)の確認ができたことを意味する。この場合には、RFID通信の成立(電子的一致)の確認を行う。具体的には、RFID通信を行って、例えば、ID認証を行う(S02)。
(4)このとき、ID認証ができなかった場合には、RFID通信の成立(電子的一致)の確認ができなかったことを意味する。この場合、ロックは解除されない(S04)。このとき、鍵山3の形状の一致(機械的一致)の確認ができているので、機械的開施錠機構のみしか有しない場合にはロックが解除されてしまう。不正な鍵山3のコピーが行われた場合にも、電子的一致が確認できない場合には、ロック解除を防ぐことができる。
(5)ID認証ができる場合には、RFID通信の成立(電子的一致)の確認ができたことを意味する。この場合、ロックが解除される(S03)。
以上によって、このRFIDタグ付き鍵用錠30aのロックを解除できる。
2 軸部
3 鍵山
4 先端側
4a 先端部
5 貫通孔
6 開放端
7 鍵本体
8 コイル軸方向
9 貫通方向
10 RFIDタグ(無線通信デバイス)
11 RFIC素子
12 コイルアンテナ
13 封止樹脂層
14、15 導電性接合材
16 多層基板
17 容量成分
18 切欠き部
19 誘導電流
20、20a RFIDタグ付き鍵
21 スプリング
22 ドライバーピン
23 タンブラーピン
24 シアライン
25 鍵穴
26 鍵穴(90°回転)
30、30a 錠(シリンダー錠)
31 外筒
32 内筒
33 機械的開施錠機構
34 通信相手側アンテナ
35 リーダライタ
36 電気的開施錠機構
37 切欠き部
Claims (9)
- 錠の鍵穴に挿入して開施錠するための鍵であって、
把持部と、前記把持部から延びて鍵山を有する金属製の軸部と、を有する鍵本体と、
を備え、
前記軸部の前記把持部と反対側の先端側に切欠き部が設けられており、外周の少なくとも一部が前記切欠き部内の内周に沿って配置されたコイルアンテナと、前記コイルアンテナと接続されたRFIC素子と、を有する無線通信デバイスが前記切欠き部に収容されている、
無線通信デバイス付き鍵。 - 前記切欠き部は、前記軸部の先端側に設けられ、前記軸部の延在方向と交差する貫通孔と、前記貫通孔の周縁の一部が前記貫通孔の一方の開口から他方の開口にわたって開放された開放端と、を有し、
前記コイルアンテナは、前記貫通孔に格納されている、請求項1に記載の無線通信デバイス付き鍵。 - 前記無線通信デバイスは、前記切欠き部の前記開放端から奥側に収容されている、請求項2に記載の無線通信デバイス付き鍵。
- 前記コイルアンテナは、その軸方向が前記貫通孔の貫通方向と平行となるように配置されている、請求項2又は3に記載の無線通信デバイス付き鍵。
- 前記軸部は、板状であって、前記貫通孔は、前記板状の軸部の厚み方向に貫通し、
前記コイルアンテナは、そのコイル面が前記軸部の板面と平行に配置されている、請求項4に記載の無線通信デバイス付き鍵。 - 前記貫通孔は、前記鍵山より先端側に設けられている、請求項2から5のいずれか一項に記載の無線通信デバイス付き鍵。
- 無線通信デバイスを有する鍵を鍵穴に挿入して開施錠する錠であって、
金属製の外筒と、
鍵を挿入する鍵穴を有し、前記外筒の内側に回転可能に設けられた金属製の内筒と、
前記鍵の鍵山が正しい配置と一致する場合に、前記内筒を機械的に回転可能とし、機械的な開施錠動作を行う機械的開施錠機構と、
電気的な開施錠動作を行う電気的開施錠機構と、
を備え、
前記電気的開施錠機構は、
前記鍵穴に挿入された前記鍵の先端側に配置された無線通信デバイスのコイルアンテナと電磁結合する通信相手側アンテナと、
前記通信相手側アンテナと接続され、前記無線通信デバイスから情報を受信するリーダライタと、
を備え、
前記外筒および前記内筒のうち、前記コイルアンテナと対応する部分には切欠き部が設けられており、
前記無線通信デバイスからの情報に基づいて電気的な開施錠動作を行う、無線通信デバイス付き鍵用錠。 - 前記電気的開施錠機構は、前記通信相手側アンテナと接続され、前記無線通信デバイスからの情報に基づいて前記内筒の回転を電気的に制御する回転制御部をさらに備えた、請求項7に記載の無線通信デバイス付き鍵用錠。
- 前記通信相手側アンテナは、前記鍵を前記鍵穴に挿入して前記内筒を所定角度回転した際の前記コイルアンテナと対向する位置に配置されている、請求項7に記載の無線通信デバイス付き鍵用錠。
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